Modelování vodíkových palivových článků v prostředí Simscape

Nástroj Simscape a především jeho knihovna Simscape Electrical poskytují rozličné přístupy k modelování vodíkových palivových článků. Tyto modely mohou být použity při vývoji řídicích systémů palivových článků nebo při analýze v rámci rozsáhlejších elektrických systémů. Ve spojení s nástrojem Simulink lze například vyvíjet řídicí systémy palivových článků pro elektrická vozidla. Modely lze využít při validačních a certifikačních postupech vyvíjeného software (s využitím automatického generování kódu, včetně podpory standardu AUTOSAR), který může sloužit k monitorování proudu, napětí a výkonu nebo řešit tepelný management.

Blok „Fuel Cell“, který je součástí knihovny Simscape Electrical nabízí dvě úrovně detailu. Zjednodušený model palivového článku stanovuje Nernstovo napětí při nominálních podmínkách teploty a tlaku. Podrobnější model udává Nernstovo napětí na základě vstupních tlaků a průtoků paliva a vzduchu. Oba modely umožňují posoudit napěťové a proudové charakteristiky a produkci tepla.

Pomocí jazyka Simscape můžete vytvořit kompletní model palivového článku typu PEM. Tento model zahrnuje stack palivového článku a balance-of-plant komponenty, jako jsou vzduchové kompresory, zvlhčovače, recirkulace vodíku, chladicí systémy a vodní hospodářství. Model palivového článku je založený na principech elektrochemie. Tato úroveň detailu umožňuje modelovat monitorování proudu, napětí a výkonu a tepelný management.

S využitím knihovny Powertrain Blockset™ lze kombinovat model palivového článku PEM (který zahrnuje elektrochemické reakce, manipulaci s vodíkem a vzduchem a systémy tepelného managementu) se systémem baterie a elektromotorem a modelovat tak pohonnou jednotku virtuálního vozidla s palivovými články.

Pokud vás zajímá téma modelování obnovitelných zdrojů energie nebo obecněji modelování elektrických systémů a energetiky, přijďte se podívat na akci Technical Computing Prague 2025, která se bude konat 8.4.2025 v Kon­gresovém centru ČVUT v Praze!